TS16949-MSA测量系统分析培训.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,TS16949,：,MSA,测量系统分析培训,1,第1页,课程纲领,测量系统分析意义和目标；,测量系统分析定义：,测量系统、量具、测量、测量过,程；,测量系统分析基础知识：,1,）、测量系统统计特征：偏倚、,重复性、再现性、稳定性、线性、,分辨力,2,）、理想测量系统,计量型测量系统分析方法,1,）偏倚,2,）稳定性,3,）线性,4,）重复性和再现性（,R&R,）,计数型测量系统分析方法,1,）小样法,2,）大样法,3,）、测量系统共同特征,4,）、测量系统评定步骤和准备,2,第2页,测量主要性,人 机 法 环,测量,合格,原料,过程活动,测量,结果,不合格,假如测量出现问题，那么合格产品可能被判为不合,格，不合格产品可能被判为合格，此时便不能得到真,正产品或过程特征。,所以，要确保测量结果准确性和可信度。,3,第3页,测量误差,Y=x+,测量值,真值,+,测量误差,戴明说没有真,一致,值存在,4,第4页,5,测量误差起源,分辨能力,精密度,准确度,(,重复性,),(,偏差,),损坏,不一样仪器和夹具间差异,不一样使用人员差异,使用不一样方法所造成差异,不一样环境所造成差异,(,再现性,),第5页,测量变异说明,工件,+(,零件,),仪器,+(,量具,),弹性变形,清洁度,溯源性,隐藏,几何形状,制造,设计,维护,测,量,系,标准,统,稳定性,振动,热膨胀,照明,压力,温度,经验,培训,了解,体力,温度,变,异,性,环境,人员,6,第6页,为何要进行测量系统分析,即使量具经过检定或校准，因为人、机、料、法、环、测,等五方面原因，会带来测量误差。,检测设备检定或校准不能满足实际测量需要。,满足,QS9000,、,ISO/TS16949,标准要求：,ISO/TS16949:,标准,7.6.1,要求：为分析出现在各种测量和试验设,备系统测量结果变差，必须进行适当统计研究。此要求必须适用,于在控制计划中提及测量系统。这些分析方法以及接收准则使用,必须符合用户测量系统分析参考手册。采取其它分析方法和接收,准则必须取得用户同意。,7,第7页,测量系统分析目标,利用统计分析方法，确定测量系统测量结果变差,（测量误差），了解变差起源。,确定一个测量系统质量，而且为测量系统改进,提供信息。,确保所用统计分析方法及判定准则一致性。,8,第8页,测量系统基本知识和概念,术语,测量系统及其统计特征,分辨力、稳定性、偏倚、重复性、再现性、线性,理想测量系统,测量系统共同特征,测量系统评定步骤和准备,9,第9页,术语,测量：赋值给详细事物以表示他们之间关系。而,赋予值定义为测量值。,量具：任何用来取得测量结果装置，经惯用来特,指用在车间装置，包含用来测量合格不合格,装置。,测量系统：用来对被测量特征赋值操作、程序、,量具、设备、软件以及操作人员集合。,10,第10页,测量系统组成,人,操作人员,测量,系统,机,料,法,环,量具,/,测量设备,/,工装,被测材料,/,样品,/,特征,操作方法、操作程序,工作环境,11,第11页,测量系统统计特征,通常使用测量数据统计特征来衡量测量系统质,量：,1,）分辨力,2,）偏倚,3,）重复性,4,）再现性,5,）线性,6,）稳定性,Discrimination,Bias,Repeatability,Reproducibility,Linearity,Stability,12,第12页,分辨力（率）,定义：指测量系统检出并如实指示被测特征中极小改变,能力。,传统是公差范围十分之一。提议要求是总过程,6(,标,准偏差,),十分之一。,10,T,30,13,第13页,分辨力（率）,分辨力差,1,2,3,4,5,分辨力好,1,2,3,4,5,14,第14页,偏倚,基准值,偏倚,偏倚：是测量结果,观察,平均值,与,基准值,差值。,基准值取得能够经过采,用更高级别测量设备进,行屡次测量，取其平均值,来确定。,观察平均值,15,第15页,重复性,重复性是由,一个,评价人，采,用,一个,测量仪器，屡次测量,同一,零件,同一,特征时取得,重复性,真值,重复性好,均值,测量值变差。,真值,重复性差,均值,16,第16页,再现性,操作者,C,再现性是由,不一样,评价,人，采取,相同,测量仪,器，测量,同一,零件,同一,特征时测量平均值变差。,操作者,B,操作者,A,再现性,再现性好,真值,真值,再现性差,17,第17页,稳定性,稳定性：是测量系统在某,连续时间,内测量,同一,基,准或零件,相同,特征时取得测量值总变差。,稳定性,时间,2,时间,1,18,第18页,线性,线性是在量具预期工作范围内，偏倚值差值：,能够用整个仪器量程范围内偏移之差（或偏差）量度来,度量样本线性度。假如偏移在整个量程范围内不变，则具,有很好线性度。,基准值,基准值,观察平均值,量程,观察平均值,19,第19页,平,线性,此时线性度是个问题,有偏倚,偏移,观,测,无偏倚,.0001,.001,测量单元,.01,.1,此时线性度不是个问题,均,值,偏移,基准值,.0001,.001,.01,.1,测量单元,20,第20页,测量系统分析,测量系统变差类型：,偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性,测量系统特征可用以下方式来描述 ：,1,）位置：稳定性、偏倚、线性。,2,）宽度或范围：重复性、再现性。,21,第21页,位置和宽度,标准值,位置,宽度,位置,宽度,22,第22页,理想测量系统,理想测量系统在每次使用时：,应只产生“正确”测量结果。,每次测量结果总应该与一个标准值相符。,一个能产生理想测量结果测量系统，,应含有零方差、零偏倚和所测任何产,品错误分类为零概率统计特征。,23,第23页,测量系统所应含有特征,测量系统必须处于统计控制中，这意味着测量系统中,变差只能是因为普通原因而不是因为特殊原因造成。,这可称为统计稳定性；,测量系统变异必须比制造过程变异小；,变异应小于公差带；,测量精密应高于过程变差和公差带二者中精度较高者，,普通来说，测量精度是过程变异和公差带二者中精度较,高者十分之一；,测量系统统计特征可能随被测项目标改变而改变。若真,如此，则测量系统最大变差应小于过程变差和公,差带二者中较小者。,24,第24页,测量系统评定,第一阶段：,明白该测量过程并确定该测量系统是否满足我们需,要。主要有二个目：,1,）确定该测量系统是否含有所需要统计特征，此项必,须在使用前进行。,2,）发觉种环境原因对测量系统显著影响，比如温度、,湿度等，以决定其使用环境要求。,第二阶段：,目标是在验证一个测量系统一旦被认为是可行，应,连续含有恰当统计特征。,常见量具,R&R,分析是其中一个试验型式。,25,第25页,计量型测量系统研究,26,第26页,计量型测量系统研究,作业步骤：,（,1,）确定,M,名操作者,A,、,B,、,C,，选定,N,个被测零,件，按,1,、,2,、,，编号。被选定零件尽可能反应,整个过程变差。,（,2,）测取数据：,A,以随机次序测取全部数据并统计,之，,B,、,C,在不知他人测量结果前提下，以一样方,法测量各零件数据并统计之。,（,3,）再以随机次序重复上述测量,r,次,(,如,2,3,次,),27,第27页,=,（,4,）数据处理,-,极差计算,(1),分别计算每个操作者对各个零件进行,r,次测量极差,R,aj,R,bj,R,cj,;,j,=1,2,.,N,;,(2),计算每个操作者平均极差,R,a,R,b,R,c,.,R,m,;,(3),总平均极差,R,（,R,a,+,R,b,+.+,R,m,)/,M,;,(4),计算控制限,UCL,R,=,RD,4,LCL,R,=,RD,3,D,3,，,D,4,可依据试验次数,r,查表，,当,r,7,时，,D,3,=0,。,28,第28页,j,j,值,j,j,j,值,=,j,（,5,）数据处理,-,均值计算,(1),求出各人各零件均值,A,j,B,j,C,.,M,(2),求出全部些人各零件均,X,=,1,M,(,A,j,+,B,j,+,C,+,.,+,M,),(3),求出各人全部零件均,X,A,X,B,X,C,.,X,M,比如,X,A,=,1,N,(,A,1,+,A,2,+,.,+,A,N,),(4),总均值,1,M,(,X,a,+,X,b,+,X,c,.,+,X,M,),(5),求各人均值中最大值与,最小值之差，认为,X,DIEF,=,MaxX,MinX,(6),求各零件均值中最大值,与最小值之差，认为,R,P,=,MaxX,j,MinX,29,第29页,1,1,1,（,6,）结果分析,以下计算变差均以,99%,正态概率为基础，即变差,=5.15,重复性,EV,=,R,K,当试验次数,r,=,3,K,r,=,2,K,=,3.05,=,4.45,30,第30页,0,0,7.5,（,6,）结果分析,重复性示例：,评价人,1,评价人,2,零件试验,1,2,1,217,216,2,220,216,3,217,216,4,214,212,5,216,219,1,216,219,2,216,216,3,216,215,4,216,212,5,220,220,3,平均值,极差,216,216.3,1.0,218,218.0,4.0,216,216.3,1.0,212,212.7,2.0,220,218.3,4.0,X,216.3,220,218.3,4.0,220,217.3,4.0,216,215.7,1.0,212,213.3,4.0,220,220.0,0.0,X,216.9,R,图控制,限,R=2.5,UCL,R,=R*D,4,=,LCL,R,=R*D,3,=,6.4,0.0,子组内观察次数,2,3,D,3,D,4,3.267,控制图常数,2.575,零件变差,试验次数,e,=,R/d2,m=3,g,1,m,2,1.41,3,1.91,g,5,m,2,1.19,3,1.74,g,9,m,2,1.16,3,1.72,零件数量*评价人,g=10,d2=1.72(,查表,),零件变差,e,=2.5/1.72=1.45,2,3,4,1.28,1.23,1.21,1.81,1.77,1.75,6,7,8,1.18,1.17,1.17,1.73,1.73,1.72,10,11,12,1.16,1.16,1.15,1.72,1.71,1.71,重复性,=,5.15,e,=,平均极差分布,d2,值,31,第31页,2,),（,6,）结果分析,再现性,AV,=,(,X,DIFF,K,2,),(,EV,2,Nr,其中,K,2,=,5.15/,d,2,d,2,取决于,m,.,其中,N,零件数，,r,试验数,当评价人数,m,=,2,时，,K,2,=,3.65,m,=,3,时，,K,2,=,2.70,若根号内为负值，则,AV,=,0,32,第32页,（,6,）结果分析,再现性示例：,评价人,1,评价人,2,零件试验,1,2,1,217,216,2,220,216,3,217,216,4,214,212,5,216,219,1,216,219,2,216,216,3,216,215,4,216,212,5,220,220,3,平均值,极差,216,216.3,1.0,218,218.0,4.0,216,216.3,1.0,212,212.7,2.0,220,218.3,4.0,X,216.3,220,218.3,4.0,220,217.3,4.0,216,215.7,1.0,212,213.3,4.0,220,220.0,0.0,X,216.9,m,m,m,平均值极差,R,0,=216.9-216.3=0.6,评价人数,m=2,g=1(,只有,1,个极差,),评价人标准偏差,=R,0,/d2=0.4,再现性,=5.15R,0,/d2=2.2,g,1,2,3,4,2,1.41,1.28,1.23,1.21,3,1.91,1.81,1.77,1.75,g,5,6,7,8,2,1.19,1.18,1.17,1.17,3,1.74,1.73,1.73,1.72,g,9,10,11,12,2,1.16,1.16,1.16,1.15,3,1.72,1.72,1.71,1.71,平均极差分布,d2,值,因量具变差影响了再现性预计值，必须减去重复性部分来校正。,校正过再现性,=(5.15R,0,/d2),2,-(5.15,e,),2,/nr =1.0,n=,零件数量，,r,=,试验次数。,校正评价人标准偏差,0,=1.0/5.15 0.19,33,第33页,（,6,）结果分析,零件间变差（,PV,）,零件间变异：是指同一人或不一样人使用同一量具测量,不一样零件之相同特征所得之变异。,PV=Rp K3,其中,:Rp,为样品平均值极差,K3=5.15/d2,注,:d2,取决于零件数,(n),当,n=10,时,d2=1.62,34,第34页,（,6,）结果分析,零件间变差示例：,评价人,1,评价人,2,零件试验,1,2,3,平均值,极差,1,217,216,216,216.3,1.0,2,220,216,218,218.0,4.0,3,217,216,216,216.3,1.0,4,214,212,212,212.7,2.0,5,216,219,220,218.3,4.0,1,216,219,220,218.3,4.0,2,216,216,220,217.3,4.0,3,216,215,216,215.7,1.0,4,216,212,212,213.3,4.0,5,220,220,220,220.0,0.0,平均值,217.3,217.7,216.0,213.0,219.2,极差,R,P,6.2,m,零件间标准偏差,P,=R,P,/d2,零件数,m=5,g=1(,只有,1,个极差,),P,=,6.2/2.48,=,2.50,零件间变差,PV,=5.15*,P,=12.88,g,1,2,3,4,2,1.41,1.28,1.23,1.21,3,1.91,1.81,1.77,1.75,2.24,2.15,2.12,2.11,4,5,2.48,2.40,2.38,2.37,6,2.67,2.60,2.58,2.57,平均极差分布,d2,值,35,第35页,（,6,）结果分析,参数表,:,36,第36页,2,2,2,2,（,6,）结果分析,测量系统双性（,R&R,）,R&R=,(,EV,)+(,AV,),总变差,(TV),TV=,(,R,&,R,)+(,PV,),37,第37页,（,6,）结果分析,测量系统,GR&R(%R&R):,(Gauge Reproducebility and Repeatability),%R&R=100(R&R/TV),示例,38,第38页,（,6,）结果分析,%R&R,可接收条件是：,数值,10%,误差测量系统可接收,10%,数值,30%,误差测量系统不能接收，,须予,以改进。进行各种努力发觉问题并更正，必,要时更换量具或对量具重新进行调整，并对,以前所测量库存品再抽查检验，如发觉库,存品已超出规格应马上追踪出货，通知客,户，协调处理对策,39,第39页,（,6,）结果分析,当重复性,(AV),变差值大于再现性,(EV),时,量具结构需再设计增强,量具夹紧或零件定位方式,(,检验点,),需加,以改进,量具应加以保养,40,第40页,（,6,）结果分析,当再现性,(EV),变差值大于重复性,(AV),时,作业员对量具操作方法及数据读取方式应加,强教育,作业标准应再明确订定或修订,可能需要一些夹具帮助操作员,使其更具一致,性使用量具,量具与夹治具校验频率于入厂及送修纠正后须,再做测量系统分析,并作统计,41,第41页,（,7,）线性分析,线性：,在测量仪器工作范围内选择一些零件可确定线性。,这些被选零件偏倚由基准值与测量观察平均值之,间差值确定。,正如在偏倚研究中一样，零件基准值可由工具室,或全尺寸检验设备确定。在操作范围内选取那些,零件由一个或多个评价人测量，确定每一零件观,察平均值，基准值与观察平均值之间差值为偏,倚，要确定各个被选零件偏倚。线性图就是在整,个工作范围内这些偏倚与基准值之间描绘。,42,第42页,（,7,）线性分析,线性示例,:,某工厂领班对确定某测量系统线性感兴趣。,基于该过程变差，在测量系统工作范围内选定,五个零件。经过全尺寸检验设备测量每个零件,以确定它们基准值。然后一位评价人对每个,零件测量,12,次。零件随机抽取，每个零件平均,值与偏倚平均值计算以下表所表示。零件偏倚,由零件平均值减去零件基准值计算得出。,43,第43页,偏倚,2,R,2,=,2,（,7,）线性分析,零件,基准值,1,2,3,1,2.0 0,2.7 0,2.5 0,2.4 0,2,4.0 0,5.1 0,3.9 0,4.2 0,3,6.0 0,5.8 0,5.7 0,5.9 0,4,8.0 0,7.6 0,7.7 0,7.8 0,5,1 0.0 0,9.1 0,9.3 0,9.5 0,0.60,0.40,0.20,线性图,试,验,4,5,6,2.5 0,2.7 0,2.3 0,5.0 0,3.8 0,3.9 0,5.9 0,6.0 0,6.1 0,7.7 0,7.8 0,7.8 0,9.3 0,9.4 0,9.5 0,0.00,0.00,-0.20,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00,12.00,次,数,7,8,9,2.5 0,2.5 0,2.4 0,3.9 0,3.9 0,3.9 0,6.0 0,6.1 0,6.4 0,7.8 0,7.7 0,7.8 0,9.5 0,9.5 0,9.6 0,-0.40,-0.60,10,11,2.4 0,2.6 0,4.0 0,4.1 0,6.3 0,6.0 0,7.5 0,7.6 0,9.2 0,9.3 0,-0.80,基准值,12,2.4 0,3.8 0,6.1 0,7.7 0,9.4 0,最正确拟合这些点线性回归直线及该直线拟合优度（,R,）计算以下：,零件均值,2.4 9,基准值,2.0 0,偏倚,0.4 9,4.1 3,4.0 0,0.1 2,6.0 3,6.0 0,0.0 2,7.7 1,8.0 0,-0.2 9,9.3 8,1 0.0 0,-0.6 2,y,b,ax,式中：,x,基准值,y 偏倚,a 斜率,极差,0.4 0,1.3 0,0.7 0,0.3 0,0.5 0,a =,xy-(x*y/n),x,2,-(x),2,/n,=-0.13167,偏倚,=b,ax =0.7367 -0.1317*,基准值,b =,y/n-a*(x/n)=,0.7367,斜率越低，线性越好。,(xy-(x*y/n),2,x-(x),2,/n)(y,2,-(y),2,=0.977907,44,第44页,计量型测量系统研究,45,第45页,计数型量具,就是把各个零件与一些指定限值相比较，假如,满足限件则接收该零件不然拒收。,计数型量具只能指示该零件被接收或拒收。,计数型测量系统分析方法有：,1,）小样法；,2,）大样法。,46,第46页,（,8,）,GO/NO GO,分析,(,小样法分析,),先选取,20,个零件来进行。,选取二位评价人以一个能预防评价人偏倚方式两,次测量全部零件。,在选取,20,个零件时，必须有一些零件稍许高或低于,规范限值。,全部测量结果,(,每个零件测,4,次,),一致则接收该量,具，不然应改进或重新评价该量具，假如不能改进,该量具，则不能被接收而且应找到一个可接收之替,代测量系统,（续）,47,第47页,（,8,）,GO/NO GO,分析,(,小样法分析,),当为不能接收时，可能有但不限于以下情况，,并应采取相对应办法,仪器性能不稳定，检验并修理或更换仪器；,对测量者进培训，提升测量者测量水平；,量具夹紧或定位装置需要改进。,（续）,48,第48页,（,8,）,GO/NO GO,分析,(,小样法分析,),GO/NO GO,示例,:,橡胶软管内径经过不经过塞规,49,第49页,大样法分析,对于某计数型量具，用量具特征曲线概念来进行量具研究，,GPC,是,用于评价量具重复性和偏倚；,这种量具研究可用于单限值和双限值量具；,对于双限值量具，假定误差是线性一致，只需检验一个限值。,普通地，计数型量具研究包含取得多个被选零件基准值。这些零,件经过屡次,(m),评价，连同接收总次数,(a),，逐一零件地统计，从这,些结果就能做预计重复性和偏倚。,50,第50页,分析步驟,选取零件；最根本是已知研究中所用零件基准值。应,尽可能按实际情况等间隔选取八个零件，其最大和最小值,应代表该过程范围；,八个零件必须用量具测量,m=20,，并统计接收次数,(a),；,对于整个研究，最小零件必须,a=0,，最大零件,a=20,，,统计接收次数,(a),。其余,1a19,；,假如不满足这些准则，必须用量具测量更多已知其基准,值零件,(X),；,假如不满足上述零件这些点可选在量具研究已测量零件,测量中间点；,一直重复以上直到满足上述要求。,51,第51页,a,0.5,a,m,a,计算,Kappa,值,a,+,0.5,a,m,if m,0.5,a,0,m,0.5,if,=,0.5,m,a,=,0 set,p,a,=,0.025,a,=,20 set,p,a,=,0.975,52,第52页,计算偏倚,Bias,=,X,T,(,at P,a,=,0.5),Lower limit,Repeatability,=,X,T,(,at P,a,=,0.975),X,T,(,at P,a,=,0.005),1.08,1.08 is an adjustment factor,1.08,是个判断因子,53,第53页,确定偏倚是否显著偏离“,0”,t,=,31.3,Bias,repeatability,If this calculated value is greater than,2.093(0.025,19)then the bias is significantly,differet from zero.,假如计算结果远大于,2.093,（,0.025,19,），那么偏倚明,显偏离“,0”,54,第54页,0,1,3,5,8,大样法示例,计数型量具用于测量容差为,+-0.010,一个尺寸，该量具是一,个线端自动检验量具，为完成计数研究，,8,个零件用该量具各,自测量,20,次，这,8,个零件基准值从,-0.016,至,-0.008,。各零件接,受次数为：,X,T,-0.0160,-0.0150,-0.0140,-0.0130,-0.0120,-0.0110,-0.0105,-0.0100,-0.0080,a,16,18,20,20,Pa,0.025,0.075,0.175,0.275,0.425,0.775,0.875,0.975,1.000,55,第55页,Pa,Pa&Xt,图,1.0,0.9,0.8,0.7,0.6,0.5,0.4,0.3,0.2,0.1,0.0,-0.016-0.015-0.014-0.013-0.012-0.011-0.010-0.009-0.008,Xt,56,第56页,Pa,回归图,Regression Plot,Y=2.31411+148.192X,R-Sq=0.925,1.0,0.5,0.0,-0.016,-0.015,-0.014,-0.013,-0.012,-0.011,-0.010,-0.009,-0.008,Xt,57,第57页,=,所以明顯偏，可能須加補正值或適用,计算结果,Bias,=,0.0123,(,0.010),=,0.0023,R,=,0.0084,(,0.0163),1.08,=,0.0073,t,=,31.3,Bias,31.3,0.0023,R,0.0073,=,9.86,第58页,